生物质能源化利用及硫循环

1.4　生物质能源化利用及硫循环

生物质能源化利用可以在一定程度上减少由于燃煤而带来的硫污染问题，同时还有效地处理了农村秸秆废弃物，能够取得能源利用和环境保护的双重效果。

硫在自然界中的循环是影响全球生态平衡及气候变化的重要因素之一，一方面它为生物体的生长提供合成氨基酸和蛋白质所需要的硫元素，另一方面燃料燃烧所释放出的硫又导致了自然环境的变化。自然界中有50%～60%的硫是来自化石燃料的燃烧，其中煤炭燃烧所释放出的硫又占据了2/3以上，达到1857万吨/年（1999年资料）。有效控制煤炭燃烧所造成的硫排放是减少大气硫污染的重要措施。生物质秸秆作为硫含量低、储量大的可再生燃料资源，是人类生活用能的主要来源之一，用生物质燃料代替部分煤炭进行工业化应用在很大程度上减少了人为活动对环境造成的污染，尤其是在化石能源日趋短缺的今天，使用可再生能源逐步替代化石能源是社会发展和人类生存的必然。

1.4.1　自然界中的硫循环

自然界中的硫循环，可归结为陆地循环和海洋循环两种，二者之间进行着一定的物质和能量交换。由于人为因素对海洋环境的影响很小，因而陆地循环成为影响全球环境变化的主要因素。在陆地循环中，土壤圈的汇集和来源的双重身份存在，化石能源仅以来源的身份存在，而陆地植物在作为来源的同时还是陆地系统最大的汇集森林、草木、农作物。因此植物的生理过程是影响陆地硫循环的主要因素。

1.4.2　生物质秸秆能源化利用

生物质资源主要包括薪柴、农作物秸秆、人畜粪便、林业废弃物和各种藻类植物。目前，我国生物质产量为7.4亿吨/年，见表1-1作植物秸秆中元素分析。

表1-1　作物秸秆中元素分析

从表1-1和表1-2看作物秸秆中的硫含量均不足0.15%，而煤炭中含量达到1.412%，是生物质秸秆硫含量的9倍多。煤炭中的氮含量也远远高于生物质秸秆中的氮含量，其燃烧形成的NO_X是引起温室效应和导致酸雨的主要气体。当生物质秸秆与煤炭提供等能量时，煤的硫排放量是生物质秸秆的7倍，氮氧化物排放量是生物质秸秆的1.15倍。

如果将生物质秸秆压缩成块状燃料的话，可以直接代替煤炭用于锅炉供热，其燃烧产生的SO₂、NO_X、烟尘排放量均低于国家控制标准，见表1-3。秸秆中所含的硫在完全燃烧的情况下仅有0.7%转化为SO₂，其余都以固体灰质的形式存在。

表1-2　煤炭中的元素分析

表1-3　玉米秸秆压块型燃料排烟量

1.4.3　生物质秸秆生长过程对硫的吸收

硫作为作物细胞合成及生长过程必不可少的基本元素，在自然界中，通过植物本身的吸附和吸收作用，从土壤和空气中吸取多肽硫转化为有机态硫后，储存在植物体内，从而起到净化空气和维持土壤酸碱平衡的作用，见表1-4。

总之，生物质秸秆的能源化利用对缓解我国能源短缺状况，控制大气污染具有明显作用，同时在一定程度上解决了农村大量秸秆废弃物所带来的生态环境问题。

因此，生物质能源化利用技术是我国能源与环境实现可持续发展的重要途径。